發(fā)布時(shí)間：2021-08-01 10:10

　　木質(zhì)素是自然界中最豐富的芳香族聚合物可再生資源,約占陸生植物干重的15%-40%,所以其分解對(duì)于自然界碳循環(huán)是必不可少的,此外,紙漿和造紙業(yè)每年產(chǎn)生約6000萬(wàn)噸木質(zhì)素,但目前只有不到2%的木質(zhì)素用于商業(yè)產(chǎn)品,大部分被作為低成本燃料燃燒以提供熱量和能量,所以建立一種高效的木質(zhì)素降解體系對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性和復(fù)雜性促使了微生物策略的發(fā)展,該策略利用腐爛真菌和一些細(xì)菌分泌的多種氧化酶將木質(zhì)素聚合物分解為一些小片段,這些木質(zhì)素低聚物在內(nèi)二醇或外二醇雙加氧酶的開(kāi)環(huán)作用下進(jìn)一步降解為碳和能源。木質(zhì)素主要由愈創(chuàng)木�；℅）和丁香基（S）兩種結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成,它們?cè)诒江h(huán)上分別具有一個(gè)或兩個(gè)甲氧基,因此脫甲基生成二醇是天然碳循環(huán)以及新興生物技術(shù)中利用木質(zhì)素的關(guān)鍵反應(yīng)。本課題綜合利用蛋白功能定向進(jìn)化與雙功能小分子（DFSM）結(jié)構(gòu)調(diào)控的策略,基于細(xì)胞色素P450BM3開(kāi)發(fā)了H₂O₂依賴型人工脫甲基酶,能夠催化木質(zhì)素芳香醚單體衍生物的脫甲基化。該生物體系構(gòu)造簡(jiǎn)單,不需要電子傳遞蛋白和輔酶,在一定程度上克服以往脫甲基酶底物范圍較窄、選擇性... 

【文章來(lái)源】：上海海洋大學(xué)上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

三種木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元及包含常見(jiàn)鍵的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)[1]

構(gòu)上形成了6個(gè)底物識(shí)別位點(diǎn)（SRSs）[28]，保證不同P450存在足夠的結(jié)構(gòu)多樣性，以識(shí)別/結(jié)合大小不同、結(jié)構(gòu)各異的底物，并使P450對(duì)底物具有高度區(qū)域和立體特異性，對(duì)SRS區(qū)域氨基酸定點(diǎn)突變會(huì)明顯影響酶識(shí)別與結(jié)合底物的特性。SRSs是在CYP2家族的實(shí)驗(yàn)表征和P450cam的第一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中首次發(fā)現(xiàn)的[10,29-30]。SRS1位于B-C環(huán)路中（此環(huán)路可以在不同的P450中包含1-3個(gè)小螺旋）。SRS2位于F螺旋的C端側(cè)，SRS3位于G螺旋的N端側(cè)，SRS4在I螺旋上，SRS5位于從保守的EXXR基序到β1-4鏈的區(qū)域，而SRS6跨在β4–1鏈和4–2鏈之間。圖1-2P450cam的晶體結(jié)構(gòu)（PDB：2CPP）[31]Fig.1-2ThecrystalstructureofP450cam(PDB:2CPP)大多數(shù)P450都需要氧化還原伴侶蛋白（redoxpartnerproteins）的協(xié)助才能接收來(lái)自還原的煙酰胺輔助因子NAD(P)H的電子。雖然似乎所有P450基因都是從同一祖先進(jìn)化而來(lái)[32]，但是P450與氧化還原伴侶蛋白之間的偶聯(lián)方式存在明顯差異，據(jù)此可將P450分為五類[31]，如圖1-3所示：第一類P450（ClassI）是一個(gè)三組分體系，即P450、含鐵硫簇(Fe2S2)的鐵氧還蛋白（FDX）、含F(xiàn)AD的鐵氧還蛋白還原酶（FDR）。這種P450主要存在于細(xì)菌和真核生物線粒體中。NAD(P)H的電子依次通過(guò)FDR和FDX，然后被血紅素鐵接收；第二類P450(ClassⅡ)是一個(gè)雙組份體系，以含F(xiàn)AD和FMN的細(xì)胞色素P450酶還原酶(CPR)為伴侶蛋白，其中FAD充當(dāng)NAD(P)H的電子受體，F(xiàn)MN負(fù)責(zé)將電子轉(zhuǎn)移到P450，這類P450通常以膜蛋白的形式存在于真核生物組織的內(nèi)膜上；其他三類P450（ClassⅢ、Ⅳ、Ⅴ）均是單組分體系，它們不需要單獨(dú)的伴侶蛋白的協(xié)助即可完成電子傳遞，是自給自足型(self-sufficient)氧化酶，其中ClassⅢ與ClassⅣ結(jié)構(gòu)類似，P450分別與含F(xiàn)AD/FMN和FMN/Fe2S2的伴侶蛋白

不同P450Fig.1-3ElectrontransportsysteClassⅤ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]細(xì)胞色素P450酶與微生物藥物創(chuàng)制[J]. 李眾,張偉,李盛英.  微生物學(xué)報(bào). 2016(03)
[2]細(xì)胞色素P450的結(jié)構(gòu)與催化機(jī)理[J]. 王斌,李德遠(yuǎn).  有機(jī)化學(xué). 2009(04)
[3]重組細(xì)胞色素P450 BM-3突變酶在大腸桿菌中催化吲哚合成靛藍(lán)[J]. 陸燕,梅樂(lè)和,李紅梅,盛清,姚善涇.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2006(08)



本文編號(hào)：3315335